气体报警控制系统-大学毕业论.doc

无锡商业职业技术学院 毕业设计（论文） 气体报警控制系统 班 级: 电子 142 学 号: 14847115 姓 名: 徐 祥 龙 专 业: 应用电子 指导老师: 李 泓 二零一六年十一月 无锡商业职业技术学院毕业设计（论文） 摘 要 随着生活中各类气体的使用范围增加，其使用场所的气体泄漏发生危险系数提 高，从安全上考虑，设计一种气体报警控制器是非常有必要的。 本设计对气体报警控制器进行了研究，采用“单片机 LCD 继电器 按键和电 子开关”进行设计思路构造。采用 STC15F2K60S2 单片机作为中央处理单元，对气体 浓度信号进行采集，数据处理 显示 报警等工作。 本设计可以通过探测器检测空气中各类气体的浓度，通过线缆转换成电信号传 输到气体控制器，到达预先设定的报警值时，发出报警。以提示操作人员采取安全 对策或安全装置。该控制器可以通过报警器实时，准确检测气体，并且可以长时间 可靠无误的报警提示，具有很广泛的应用前景和推广价值 无锡商业职业技术学院毕业设计（论文） 第 II 页 共 16 页 II Abstract Keywords: divulging alarm; combustible gas ; single chip microcomputer; gas sensor 无锡商业职业技术学院毕业设计（论文） 第 III 页 共 16 页 III 目 录 摘 要 I ABSTRACT.II 第 1 章 绪 论1 1.1 本论文的背景和意义1 1.2 本论文的主要方法和研究进展1 1.3 本论文的主要内容1 第 2 章 系统设计2 2.1 总体结构.2 第 3 章 硬件设计3 3.1 声光报警3 第 4 章 软件设计4 4.1 开发工具4 4.2 软件流程4 4.3 关键程序4 第 5 章 测试及结果5 5.1 测试方法5 5.2 测试数据.5 结 论6 致 谢7 参考文献8 无锡商业职业技术学院毕业设计（论文） 第 1 页 共 16 页 第 1 章 绪 论 1.1 本论文的背景和意义 随着我国的飞速发展各类气体在工业上 生活中的普及，大大提高了生产效率和生活 质量。但是在我们使用的过程中，因气体的泄漏造成的爆炸 中毒等意外事故经常发 生，给我们生命财产安全带来了严重的威胁。工业产生的废气体、交通工具产生的 气体、生活中产生的各类气体在不断威胁着我们的人身安全和生活环境。各类气体 可以带给人类能源，生活生产带来方便的同时，它们自身也是有毒易燃的化学物， 它们给我们生活生产中带来火灾 中毒 爆炸等隐患。由于我们身体缺乏对各类气体 的感知，所以对此研制出无需人为来感知就能够感知并判别气体的浓度仪器就变得 尤为重要。 在当今社会中随着科技的飞速发展在各行各业各类气体使用的越来越多，然而 随之而来的就是各种气体泄漏造成的中毒 爆炸等各种事故。因此本文设计一种通过 检测气体浓度从而达到报警解除隐患。当工作地点或生活中检测的气体浓度超过设 定的值时，气体报警控制器发生提示报警，同时启动安全措施设备，降低工作地点 的危险程度的扩大，从而自动排除危险情况的发生。对避免和控制事故具有重要意 义。 1.2 本论文的主要方法和研究进展 通过控制 A/D 转换器按照给定的要求时间对可燃气体传感器测量的值进行数据 转换并反馈给单片机，数码管显示测的浓度值，超出设定的危险值时，发光二极管， 蜂鸣器产生动作。 此设计比较完善 电路实用 利用传感器对气体进行检测并反应给单片机，当浓 度到达危险值时单片机通过报警电路发出预警 并启动安全措施设备。保证人们的身 体财产安全。 1.3 本论文的主要内容 本设计为一个气体报警控制器，包含了检测接收处理和报警等部分。本设计主 要是应用于保护人身安全 提高安全指数。在设计中需检测气体的浓度，并于设定的 危险值进行比较，超出危险值就发出报警并且启动安全措施设备，没超出危险值就 无需报警。 无锡商业职业技术学院毕业设计（论文） 第 2 页 共 16 页 2 无锡商业职业技术学院毕业设计（论文） 第 3 页 共 16 页 3 第 2 章 系统设计 2.1 总体结构总体结构 单 片 机 LCD声光报警继电器 RS485按键 电子开关 输入电路 无锡商业职业技术学院毕业设计（论文） 第 4 页 共 16 页 4 第 3 章 硬件设计 3.1 声光报警 1 2 P5 AC220V OUT AC220V IN COMMON 1 NO 2 S1 SW-SPST 1 1 3 3 F1 Fuse 11 2 P2 Header 2 IN 1 OUT 2 GND 3 FB 4 ON 5 U1LM2596-5.0 L2 33uH C3 0.1uF C2 100uFD3 SS34 +24V +5V IN+ 1 VSS 2 SCL 3 SDA 4 VDD 5 IN- 6 U4 MCP3421 CH0 CH1 CH2 A0 1 EN 2 VSS 3 S1 4 S2 5 S3 6 S4 7 D 8 S8 9 S7 10 S6 11 S5 12 Vdd 13 GND 14 A2 15 A1 16 U5 DG408 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 K1 JQC-3FF C 3 B 1 E 2 Q1 8050 R1 1k D2 SS14 1 2 3 P4 Header 3 K2 JQC-3FF C 3 B 1 E 2 Q2 8050 R2 1k D4 SS14 +5V 1 2 3 P6 Header 3 RELAY1 RELAY2 L1 10mH D1 SS34 +24V C1 100uF/35V BUZZ R3 1k C 3 B 1 E 2 Q3 8050 D5 SS14 LS1 Speaker +5V SCL SDA 1 2 3 P7A P3-3 4 5 6 P7B P3-3 7 8 9 P7C P3-3 1 2 3 P8A P3-3 4 5 6 P8B P3-3 7 8 9 P8C P3-3 1 2 P9A 3 4 P9B 5 6 P9C +24V R4 100 R11 100 R10 100 R9 100 R8 100 R7 100 R5 100 R6 100 C7 0.1uF C14 0.1uF C13 0.1uF C8 0.1uF C9 0.1uF C10 0.1uF C11 0.1uF C12 0.1uF IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 IN 1 2 OUT 3 GND U2MC7805CT C4 100uF/35V C5 100uF C6 0.1uF +5VA +5VA +24V AB CH0 CH1CH2 SCL SDA BUZZ 12 34 56 78 910 1112 1314 1516 1718 1920 P3 Header 8X2+5V RELAY2 RELAY1 +5VA 1 2 3 P10 RS485 A B RELAY1 RELAY2 CH0 CH1 CH2 SCL SDA KEY1KEY2 KEY3 KEY4KEY5 KEY6 seg0 seg1 seg2 seg3seg4 seg5 seg6 seg7 bit1 bit2 bit3 bit4 bit5 bit6 BUZZ P0.5/AD5 1 P0.6/AD6 2 P0.7/AD7 3 P1.0/ADC0/CCP1/RXD2 4 P1.1/ADC1/CCP0/TXD2 5 P4.7/TXD2_2 6 P1.2/ADC2/SS/ECI 7 P1.3/ADC3/MOSI 8 P1.4/ADC4/MISO 9 P1.5/ADC5/SCLK 10 P1.6/ADC6/RXD_3/XTAL2 11 P1.7/ADC7/TXD_3/XTAL1 12 P5.4/RST/MCLKO/SS_3 13 VCC 14 P5.5 15 GND 16 P4.0/MOSI_3 17 P3.0/RXD/INT4/T2CLKO 18 P3.1/TXD/T2 19 P3.2/INT0 20 P3.3/INT1 21 P3.4/T0/T1CLKO/ECI_2 22 P3.5/T1/T0CLKO/CCP0_2 23 P3.6/INT2/RXD_2/CCP1_2 24 P3.7/INT3/TXD_2/CCP2/CCP2_2 25 P4.1/MISO_3 26 P4.2/WR 27 P4.3/SCLK_3 28 P4.4/RD 29 P2.0/A8/RSTOUT_LOW 30 P2.1/A9/SCLK_2 31 P2.2/A10/MISO_2 32 P2.3/A11/MOSI_2 33 P2.4/A12/ECI_3/SS_2 34 P2.5/A13/CCP0_3 35 P2.6/A14/CCP1_3 36 P2.7/A15/CCP2_3 37 P4.5/ALE 38 P4.6/RXD2_2 39 P0.0/AD0 40 P0.1/AD1 41 P0.2/AD2 42 P0.3/AD3 43 P0.4/AD4 44 U3 STC15F2K60S2_QFP44 TXD RXD DIR 1 2 3 4 P2 ISP +5V 图 3.1 声光报警电路图 无锡商业职业技术学院毕业设计（论文） 第 5 页 共 16 页 5 声光报警是一种通过声音和光来向人们发出示警信号的装置。他是以单片机 STC15F2K60S2 为核心，完成对多路气体浓度的采集、数码显示、处理、声光报警 等功能，自身构成了一个测控系统。此系统主要用于监测各类气体的产生、使用、 储存的室内外泄漏情况。气体探测器将探测的气体浓度转换成电信号传输给报警仪 表，当气体的浓度达到预先设定的危险值时发出声光报警信号提示以采取安全措施， 避免了危险事故的发生。 系统由 STC15F2K60S2 单片机、A/D 转换器及外围电路组成，以 RS485 总线适 配连接主机和从机，组成整个的可燃气体检测报警控制系统。 3.23.2 电子开关电子开关 G1 12 G2 9 G3 8 G4 6 a 11 b 7 c 4 d 2 e 1 f 10 g 5 DP 3 D1 LED4-2 C 3 B 1 E 2 Q1 8550 C 3 B 1 E 2 Q2 8550 R41k R11k R121k R191k R17470 R5470 R6470 R9470 R10470 R11470 R14470 R16470 RELAY1 RELAY2 CH0 CH1 CH2 SCL SDA KEY1KEY2 KEY3 KEY4KEY5 KEY6 D6 D5 D4 D3 R221k R231k seg0 seg1 seg2 seg3 seg4 seg5 seg6 seg7 seg0 seg1 seg2 seg3seg4 seg5 seg6 seg7 bit1 bit2 bit3 bit4 bit5 bit6 bit1 bit2 bit3 bit4 bit5 bit6 BUZZ P0.5/AD5 1 P0.6/AD6 2 P0.7/AD7 3 P1.0/ADC0/CCP1/RXD2 4 P1.1/ADC1/CCP0/TXD2 5 P4.7/TXD2_2 6 P1.2/ADC2/SS/ECI 7 P1.3/ADC3/MOSI 8 P1.4/ADC4/MISO 9 P1.5/ADC5/SCLK 10 P1.6/ADC6/RXD_3/XTAL2 11 P1.7/ADC7/TXD_3/XTAL1 12 P5.4/RST/MCLKO/SS_3 13 VCC 14 P5.5 15 GND 16 P4.0/MOSI_3 17 P3.0/RXD/INT4/T2CLKO 18 P3.1/TXD/T2 19 P3.2/INT0 20 P3.3/INT1 21 P3.4/T0/T1CLKO/ECI_2 22 P3.5/T1/T0CLKO/CCP0_2 23 P3.6/INT2/RXD_2/CCP1_2 24 P3.7/INT3/TXD_2/CCP2/CCP2_2 25 P4.1/MISO_3 26 P4.2/WR 27 P4.3/SCLK_3 28 P4.4/RD 29 P2.0/A8/RSTOUT_LOW 30 P2.1/A9/SCLK_2 31 P2.2/A10/MISO_2 32 P2.3/A11/MOSI_2 33 P2.4/A12/ECI_3/SS_2 34 P2.5/A13/CCP0_3 35 P2.6/A14/CCP1_3 36 P2.7/A15/CCP2_3 37 P4.5/ALE 38 P4.6/RXD2_2 39 P0.0/AD0 40 P0.1/AD1 41 P0.2/AD2 42 P0.3/AD3 43 P0.4/AD4 44 U3 STC15F2K60S2_QFP44 S1 S2 S3 S4 S5 S6 R2 10k R3 10k R7 10k R13 10k R18 10k R21 10k +5V KEY1 KEY2 KEY3 KEY4 KEY5 KEY6 RO 1 RE 2 DE 3 DI 4 GND 5 A 6 B 7 VCC 8 U2 SP485 TXD TXD RXD RXD DIR DIR 1 2 3 4 P2 ISP +5V +5V R8 47k R15 12k R20 47k +5V 100pF C1 100pF C2 L1 1 L2 2 COM 3 U1 SM712 A A B B CH0 CH1CH2 SCL SDA BUZZ 12 34 56 78 910 1112 1314 1516 1718 1920 P1 Header 8X2+5V RELAY2 RELAY1 C5 0.1uF C6 0.1uF C7 0.1uF C4 100uF C3 100uF +5V COM 1 F 2 G 3 E 4 D 5 COM 6 DP 7 C 8 B 9 A 10 D2 LED-3611 C 3 B 1 E 2 Q3 8550 C 3 B 1 E 2 Q4 8550 C 3 B 1 E 2 Q5 8550 C 3 B 1 E 2 Q6 8550 +5V 3.33.3 单片机单片机 无锡商业职业技术学院毕业设计（论文） 第 6 页 共 16 页 6 G1 12 G2 9 G3 8 G4 6 a 11 b 7 c 4 d 2 e 1 f 10 g 5 DP 3 D1 LED4-2 C 3 B 1 E 2 Q1 8550 C 3 B 1 E 2 Q2 8550 R41k R11k R121k R191k R17470 R5470 R6470 R9470 R10470 R11470 R14470 R16470 RELAY1 RELAY2 CH0 CH1 CH2 SCL SDA KEY1KEY2 KEY3 KEY4KEY5 KEY6 D6 D5 D4 D3 R221k R231k seg0 seg1 seg2 seg3 seg4 seg5 seg6 seg7 seg0 seg1 seg2 seg3seg4 seg5 seg6 seg7 bit1 bit2 bit3 bit4 bit5 bit6 bit1 bit2 bit3 bit4 bit5 bit6 BUZZ P0.5/AD5 1 P0.6/AD6 2 P0.7/AD7 3 P1.0/ADC0/CCP1/RXD2 4 P1.1/ADC1/CCP0/TXD2 5 P4.7/TXD2_2 6 P1.2/ADC2/SS/ECI 7 P1.3/ADC3/MOSI 8 P1.4/ADC4/MISO 9 P1.5/ADC5/SCLK 10 P1.6/ADC6/RXD_3/XTAL2 11 P1.7/ADC7/TXD_3/XTAL1 12 P5.4/RST/MCLKO/SS_3 13 VCC 14 P5.5 15 GND 16 P4.0/MOSI_3 17 P3.0/RXD/INT4/T2CLKO 18 P3.1/TXD/T2 19 P3.2/INT0 20 P3.3/INT1 21 P3.4/T0/T1CLKO/ECI_2 22 P3.5/T1/T0CLKO/CCP0_2 23 P3.6/INT2/RXD_2/CCP1_2 24 P3.7/INT3/TXD_2/CCP2/CCP2_2 25 P4.1/MISO_3 26 P4.2/WR 27 P4.3/SCLK_3 28 P4.4/RD 29 P2.0/A8/RSTOUT_LOW 30 P2.1/A9/SCLK_2 31 P2.2/A10/MISO_2 32 P2.3/A11/MOSI_2 33 P2.4/A12/ECI_3/SS_2 34 P2.5/A13/CCP0_3 35 P2.6/A14/CCP1_3 36 P2.7/A15/CCP2_3 37 P4.5/ALE 38 P4.6/RXD2_2 39 P0.0/AD0 40 P0.1/AD1 41 P0.2/AD2 42 P0.3/AD3 43 P0.4/AD4 44 U3 STC15F2K60S2_QFP44 S1 S2 S3 S4 S5 S6 R2 10k R3 10k R7 10k R13 10k R18 10k R21 10k +5V KEY1 KEY2 KEY3 KEY4 KEY5 KEY6 RO 1 RE 2 DE 3 DI 4 GND 5 A 6 B 7 VCC 8 U2 SP485 TXD TXD RXD RXD DIR DIR 1 2 3 4 P2 ISP +5V +5V R8 47k R15 12k R20 47k +5V 100pF C1 100pF C2 L1 1 L2 2 COM 3 U1 SM712 A A B B CH0 CH1CH2 SCL SDA BUZZ 12 34 56 78 910 1112 1314 1516 1718 1920 P1 Header 8X2+5V RELAY2 RELAY1 C5 0.1uF C6 0.1uF C7 0.1uF C4 100uF C3 100uF +5V